高考物理一轮复习：运动和力部分 实验：研究匀变速直线运动

实验：研究匀变速直线运动思维导图高考考纲研究匀变速直线运动的误差分析要求ⅠⅡⅡⅡ考纲内容两种打点计时器研究匀变速直线运动的操作步骤研究匀变速直线运动的数据处理复习目标了解两种打点计时器的基本构造和原理，会使用打点计时器，知道先开电源，后拉纸带。掌握用打点计时器研究匀变速直线运动的实验操作，会解决操作步骤排序及找出操作错误的相关问题。掌握纸带数据的处理方法，能根据纸带判断物体运动性质，会求解纸带中某一点的瞬时速度，会用逐差法和图像法求加速度。知识梳理电磁打点计时器电火花打点计时器知识梳理两种打点计时器电磁打点计时器电火花打点计时器所用电源打点方式时间间隔主要阻力来源误差分析4~6V，50Hz交流220V，50Hz交流振针打点电火花打点每隔0.02s打一点每隔0.02s打一点纸带与限位孔之间的摩擦；振针与纸带打点接触时的摩擦纸带与限位孔间的摩擦电火花打点计时器比电磁打点计时器更精确知识梳理打点计时器的使用a.固定计时器；b.穿纸带；c.启动电源，拉纸带，随后立即关电源。例题运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了（

）AB因为打点计时器打点的时间间隔是已知的，只要数出纸带上所打点数就可知道物体运动的时间需要通过计算才能获得A.物体运动的时间B.物体在不同时刻的位置C.物体在不同时刻的速度D.物体在不同时间内的位移物体在不同时间内的位移，需要测量才能获得知识梳理研究匀变速直线运动的实验操作①平放木板，固定打点计时器，连接好电路。②将连有钩码的细绳的另一端栓在小车上，将纸带穿过限位孔，并固定在小车尾部。③接通电源，放开小车，得到打有一系列点的纸带；并重复三次，得到三条纸带。知识梳理研究匀变速直线运动的实验操作①把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路。如图所示。②把一条细绳拴在小车上，细绳跨过滑轮，并在绳的另一端挂上合适的钩码，把纸带穿过打点计时器（纸带要放在复写纸下面），并把纸带的一端固定在小车的后面。知识梳理③把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，放开小车，让小车运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点，取下纸带，换上新纸带，重复实验三次。④从三条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开头一些比较密集的点，在后边便于测量的地方找一个开始点。知识梳理研究匀变速直线运动的注意事项先接通电源，等打点稳定后，再释放小车。纸带运动时要减少纸带与限位孔的摩擦。释放小车时，应使小车尽量靠近打点计时器。钩码的个数要适当。避免加速度太大或加速度太小在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡板，防止车掉在地上或撞坏滑轮。落地处放置软垫或沙箱，防止撞坏钩码。实验完毕应先断开电源，后取纸带。选择一条理想的纸带，使纸带上的点迹清晰知识梳理研究匀变速直线运动的注意事项①应该先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再释放小车；②开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器；③小车另一端所挂钩码的个数要适当，避免加速度过大而使纸带上打的点太少，或者加速度太小，使各段位移无很大区别，加速度的大小以能在约50mm的纸带上清楚地取出7~8个计数点为宜；知识梳理研究匀变速直线运动的注意事项④纸带运动时要减少纸带与打点计时器的限位孔的摩擦；⑤要在钩码（或沙桶）落地处放置软垫或沙箱，防止撞坏钩码；⑥要在小车到达滑轮前用手按住它或放置泡沫塑料挡板，防止车掉在地上或撞坏滑轮。⑦选择一条理想的纸带，使纸带上的点迹清晰，适当舍弃点密集的部分，适当选取计数点（计数点与计时点有区别），弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒；例题在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，某同学的操作步骤如下，其中错误的步骤有________。A.拉住纸带，将小车移到靠近打点计时器处先放开纸带，再接通电源B.将打点计时器固定在平板上，并接好电源C.把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上合适的钩码D.取下纸带，然后断开电源E.将平板一端抬高，轻推小车，使小车能在平板上做加速运动F.将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________将以上步骤完善并填写在横线上(遗漏的步骤可编上序号G、H……)；实验步骤的合理顺序为：________________。A中应先接通电源再放开纸带，D中应先断开电源，使计时器停止工作，再取下纸带；遗漏步骤G：换上新纸带重复实验三次。BEFCADG练习(多选)在“研究匀变速直线运动”的实验中，下列方法有助于减小实验误差的是()ACDA.选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位B.使小车运动的加速度尽量小些C.舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点间隔适当的那一部分进行测量计算D.适当增加挂在细绳下钩码的个数选取计数点能使间隔变大，在用刻度尺测量这些计数点间的间隔时，在测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小在实验中，如果小车运动的加速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确性降低，因此小车的加速度应适当大些，而使小车加速度增大的常见方法是适当增加挂在细绳下钩码的个数，以增大拉力。为了减小长度测量的相对误差，舍去纸带上过于密集、甚至分辨不清的点知识梳理研究匀变速直线运动的数据处理利用纸带判断物体的运动性质

不同运动下分别得到的两条纸带相等时间的位移相等匀速直线运动相等时间的位移在逐渐变大加速直线运动①若满足②若不满足则为匀加速直线运动则为变加速直线运动知识梳理研究匀变速直线运动的数据处理利用纸带计算匀变速直线运动的瞬时速度

选取计数点：每隔四个点选一个计数点舍去开头比较密集的点01234则时间间隔：T=5×0.02s=0.1s知识梳理研究匀变速直线运动的数据处理利用纸带计算匀变速直线运动的瞬时速度

01234即寻找该点是哪段时间的中间时刻点1的速度：点2的速度呢？匀变速直线运动中，知识梳理研究匀变速直线运动的数据处理利用纸带计算匀变速直线运动的加速度

计数点不能充分利用每一个数据，所以得到的结果误差比较大利用相邻两段计数点间的位移求a知识梳理研究匀变速直线运动的数据处理利用纸带计算匀变速直线运动的加速度

计数点解出多个a值，然后求平均值同理求平均值知识梳理研究匀变速直线运动的数据处理利用纸带计算匀变速直线运动的加速度

计数点②算出各点的瞬时速度，画出v-t图求加速度a0123456作图时，要注意和多数点位置偏离太多的点应该舍去斜率表示加速度的大小例题——逐差法求加速度求解方法是：____________________________________________________________________________

(不要求计算，但要说明过程)。例题——逐差法求加速度匀加速直线运动时间间隔均为1s6.0cm-1.5cm＝4.5cm37.5cm－24.0cm＝13.5cm利用逐差法位置4对应的速度：加速度a已知可求出4的位置例题——逐差法求加速度若无法再做实验，可由以上信息推知：（1）相邻两计数点的时间间隔为_______s；（2）打C点时物体的速度大小为________m/s（取2位有效数字）；0.12.5例题——逐差法求加速度实际上哪几段的位移是已知的？？需要消去BC和CD、找到AB、BD和a、T之间的关系如何由纸带求解匀变速直线运动的加速度a？相邻相等时间的位移差是一定值

已知量例题——逐差法求加速度？相邻相等时间的位移差是一定值

消去BC消去BC和CD例题——逐差法求加速度？例题——逐差法求加速度实验室利用打点计时器研究小滑块做减速运动时的运动情况，打出如下图所示的纸带，打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上，请回答下列问题：(1)纸带的________(填“A”或“B”)端与小滑块相连，纸带上AB段运动的时间为________。(2)根据纸带请判断该滑块的运动属于________(填“变减速”或“匀减速”)直线运动。(3)从纸带可以测出A、B两点间的距离为________，滑块的加速度大小为_______。(计算结果保留三位有效数字)例题——逐差法求加速度减速运动频率为50Hz的交流电源？②判断运动性质1.00cm3.00cm5.20cm7.60cm10.20cm①2.00cm2.20cm2.40cm2.60cm相邻计时点之间的距离越来越大纸带的B端与小滑块相连②该滑块做匀减速直线运动例题——逐差法求加速度减速运动频率为50Hz的交流电源？②判断运动性质1.00cm3.00cm5.20cm7.60cm10.20cm2.00cm2.20cm2.40cm2.60cm③在“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz，记录小车运动的纸带如图所示，在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F，相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm。例题——图像法求加速度例题——图像法求加速度频率为50Hz相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm。？①②例题——图像法求加速度频率为50Hz相邻两计数点之间还有四个点未画出，各点到A点的距离依次是2.0cm、5.0cm、9.0cm、14.0cm、20.0cm。？②0.50.40.30.20.10.50.40.30.20.1③例题——图像法求加速度如图甲是“研究匀变速直线运动”实验中获得的一条纸带，O、A、B、C、D和E为纸带上六个计数点，加速度大小用a表示。

1.00cm2.20cm（1）OD间的距离为______cm。

（2）如图乙是根据实验数据绘出的x-

图线（x为各计数点至同一起点的距离）斜率表示_______，其大小为______m/

（保留三位有效数字）。

1.200.928通过原点，“v0

t”项为零规律总结“纸带”命题的三个方面

①利用连续相等时间内的位移之差x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝……等于恒量进行有关计算或判断。

②利用平均速度法求瞬时速度。

③利用Δx＝

(或逐差法)或者图像法求a。

例题——误差分析在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表

（1）计算vF的公式为vF=

_______例题——误差分析在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表

（2）根据（1）中得到的数据，以A点对应的时刻为t=0，在图乙中作出v-t

图象，并求得物体的加速度a=______m/

0.425例题——误差分析在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G等7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T=0.02s的交流电源。他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表

（3）如果当时电网中交变电流的频率是f=51Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_______。

f＞50Hz实际打点周期变小真实的加速度值就会偏大a测实偏小练习某同学利用如图甲所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律。物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处)。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点，相邻计数点间的距离如图乙所示。打点计时器电源的频率为50Hz。

①通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点______和________之间某时刻开始减速；③物块减速运动过程中加速度的大小为a=_____m/

。671.001.202.00例题做匀变速直线运动的小车，牵引一条通过打点计时器的纸带，交流电源的频率是50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带。如图所示，每一小段纸带的一端与x轴相重合，两边与y轴平行，将纸带贴在坐